日本預拌混凝土的質(zhì)量控制

[摘要] 　為保證預拌混凝土的質(zhì)量,在日本采取了三種措施,一是根據(jù)日本工業(yè)標準對預拌混凝土攪拌站進行監(jiān)測;二是除了常規(guī)檢測外,還要現(xiàn)場測試新拌混凝土中氯離子和水分的含量,因為這兩項指標可能會對混凝土結(jié)構(gòu)的強度和耐久性產(chǎn)生影響;三是建立全國統(tǒng)一的預拌混凝土質(zhì)量控制的核查系統(tǒng)。本文對這三種保證預拌混凝土質(zhì)量的手段進行簡單的介紹。

[關鍵字] 　預拌混凝土;質(zhì)量控制;現(xiàn)場檢測;核查系統(tǒng)

1 　簡介

　　在日本,每年大約生產(chǎn)112～115 億立方米的預拌混凝土,并在各種結(jié)構(gòu)工程中使用。眾所周知,預拌混凝土的質(zhì)量對混凝土結(jié)構(gòu)十分重要,因為它決定了結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。然而,一些問題出現(xiàn)了。例如,預拌混凝土中使用了含鹽較高的海砂,和由對集料表面濕度控制的不當或為對混凝土的坍落度進行調(diào)整而加入了預設混凝土配合比之外的水分。

　　為保證預拌混凝土的質(zhì)量,三種措施已在日本得到了使用。第一就是根據(jù)日本工業(yè)標準J ISA5308[1 ] 對攪拌站進行監(jiān)測。第二就是檢測新拌混凝土的質(zhì)量,除常規(guī)檢測外,還要現(xiàn)場檢測新拌混凝土中氯離子的含量和水分的含量,因為它們對混凝土結(jié)構(gòu)的強度和耐久性有極大的影響。第三在全國建立統(tǒng)一的預拌混凝土質(zhì)量控制的檢測系統(tǒng)(NUIS) 。這一系統(tǒng)要每年對預拌混凝土攪拌站的管理和質(zhì)量控制情況進行核查。

　　日本的預拌混凝土質(zhì)量控制系統(tǒng)的大體情況見圖1 ,在這篇文章中,詳細介紹保證預拌混凝土質(zhì)量系統(tǒng)的一些細節(jié)。

2 　標準化的預拌混凝土攪拌站來保證質(zhì)量

　　為保證預拌混凝土的質(zhì)量,預拌混凝土攪拌站必須要根據(jù)日本工業(yè)標準J ISA5308 進行標準化的建設。在這一標準中,預拌混凝土的類型分類和所需具備的性能、混凝土的原材料、混凝土的生產(chǎn)和運輸、檢測方法都要在細節(jié)上進行標準化。

　　關于預拌混凝土類型和分類的標準,由于篇幅的限制本文不再敘述。

　　預拌混凝土的原材料必須滿足日本工業(yè)標準中對水泥、集料、化學外加劑和礦物外加劑的規(guī)定。對于原材料的這些標準的細節(jié)本文也略去。

　　本文集中對預拌混凝土的生產(chǎn)和質(zhì)量控制進行介紹。

　　(1) 原材料的儲存根據(jù)預拌混凝土的標準J ISA5308 ,混凝土用的水泥必須儲存在水泥筒倉中,不但不同類型的水泥要分開儲存,水泥筒倉還要能防止水泥受天氣變化的影響。集料要按材料類型、粒徑類型或不同來源分別儲存在不同的儲存?zhèn)}中,儲倉要能防止不同粒徑集料的分離,儲存設備應該有底板,例如混凝土底板,而且地板上要有排水系統(tǒng),儲存設備要有足夠大的容量,所存的集料數(shù)量能夠滿足一天生產(chǎn)預拌混凝土量所需,最好能滿足三天生產(chǎn)所需的量。

　　混凝土中所用礦物外加劑必須存放在專業(yè)的存儲設備中比如分別存放在按以類型和生產(chǎn)廠來區(qū)分的筒倉中。儲存設備應該能夠防止礦物外加劑的質(zhì)量出現(xiàn)變化。

　　(2) 精確的批量稱量車間稱量車間必須要有準確的稱重設備來稱量預拌混凝土所需原材料的質(zhì)量。稱重設備需要的精確性取決于原材料的類型。根據(jù)J ISA5308 ,稱重設備所需的精確性見表1 。

稱重設備必須要被官方機構(gòu)每年核準一次,這并不包括批量稱重設備操作員每天的檢查。在稱重過程中,水泥、水、集料、外加劑必須分別用各自的稱量設備稱重,只有水和化學外加劑可同時稱量。

　　(3) 測量和校正集料的表面濕度在生產(chǎn)預拌混凝土時,集料表面的水分會帶入混凝土中。例如,表面濕度為1 %的細集料將會把6～7kg 水帶入每立方米混凝土中。因此,在生產(chǎn)混凝土的過程中,測量和校正集料的表面濕度是非常重要的,它對混凝土的質(zhì)量有很大的影響。

　　為了能在批量稱重設備中精確迅速地測量集料的表面濕度,一些微波濕度傳感器在日本得到了應用。濕度傳感器安裝在存放集料的容器和稱重設備之間,如圖1 。稱量集料的時候,表面的濕度就會很快地得到測定。集料表面濕度的測量結(jié)果會傳到設備控制面板的計算機中,配置混凝土的用水量也同時得到校正。

　　一些其他的控制集料濕度的方法也得到了發(fā)展,一種方法是使用大型氣旋分離器作為砂子穩(wěn)定器來控制砂的表面濕度[2 ] . 另一種方法是在批量稱重車間中使用特殊稱量器,在這里細集料被浸入水中稱之。

　　(4) 攪拌器攪拌的均勻性

　　根據(jù)日本工業(yè)標準J ISA5308 和J ISA8603[4 ] ,采用批量稱重設備的攪拌機應該能均勻的攪拌混凝土。

　　攪拌機攪拌的均勻性可由混凝土攪拌測試來核實。在測試中,先攪拌混凝土,從攪拌機的不同部位取出一些試樣。然后測量攪拌機中不同部位取出的砂漿和粗集料的體積。測定結(jié)果必須滿足表2 的要求。

　　在日本,為能在短時間內(nèi)生產(chǎn)出均勻的混凝土,有兩個軸的強制式攪拌機已大量應用。

　　(5) 批量設備中的坍落度監(jiān)測

　　為控制攪拌中的混凝土的坍落度,在日本,攪拌設備中已廣泛安裝了坍落度監(jiān)測裝置。混凝土的坍落度可由測量攪拌機負荷的平滑度來估算。

3 　檢測機構(gòu)為接受方對預拌混凝土進行現(xiàn)場的質(zhì)量

核查

　　檢測機構(gòu)將為接受方對預拌拌混凝土進行現(xiàn)場的質(zhì)量核查,檢測的項目一般包括坍落度、含氣量、溫度、混凝土中氯離子的含量和抗壓強度。由于每單位體積混凝土的水含量對混凝土的強度和耐久性也有十分重要的影響。所以在混凝土發(fā)送前,很有必要檢測一下混凝土中水的含量。在這一部分,介紹現(xiàn)場測定預拌混凝土中水含量和氯離子含量的一些方法。

　　(1) 新拌混凝土水含量的測定

　　現(xiàn)場測量新拌混凝土的水含量是日本控制混凝土質(zhì)量的一種新嘗試。所以,還沒有關于他的國家標準。最近,成立了一個日本混凝土協(xié)會的委員會,它專門研究單位體積預拌混凝土中含水的狀態(tài),評定由一些公司和組織發(fā)展的各種各樣的測量新拌混凝土水含量的測試方法,起草現(xiàn)場測試水含量的建議標準。

　　大約有多于11 種的測量新拌混凝土中水含量的方法。測量方法的機理多種多樣,但是可以作如下的歸類。

　　1) 干燥方法:烘干混凝土或砂漿來測定混凝土中的水含量。

　　2) 單位稱重法:測量單位體積混凝土的重量來計算混凝土

中水的含量。

　　3) 試劑濃度的方法:測量試劑在混凝土的水中的濃度變化的方法。

　　4) 中子方法:測量混凝土中水的氫的含量的方法。

　　5) 電容方法:測量混凝土中砂漿的電容,因為電容與混凝土中水的含量有關聯(lián)。

　　6) 氣旋分離法:測量從混凝土中分離出的水量。

　　這些測量方法的特點見表3 。氣流計量器方法測量新拌混凝土中水含量的設備見圖3 。

　　新拌混凝土的質(zhì)量和含氣量可用氣流計量器測量,測得的數(shù)據(jù)無線傳輸給電腦,電腦中已輸入了設計配合比和原材料的比重,以此來計算單位體積混凝土中水的含量。

　　另外一種以電容方法測量新拌混凝土水含量的設備見圖4 。測量時,用濕篩法從新拌混凝土中取得砂漿試樣,設備可以測量砂漿的電容,以此來計算混凝土中水的含量。為了得到更精確的測試結(jié)果,有必要在設備中設定一些系數(shù),這些系數(shù)可由與被測混凝土有相同的配合比和相同的原材料的性能來取定。

　　測量新拌混凝土中水含量的方法的標準已得到日本混凝土協(xié)會委員會的推薦[7 ] ,標準包括以下幾點:

　　①單位體積混凝土設計水含量,民用建筑工程和結(jié)構(gòu)工程分別必須低于175kg/ m3 和185kg/ m3 。

　?、谌绻麊挝惑w積新拌混凝土的測量水含量和設計的水含量之間的差距低于10 kg/ m3 ,這一預拌混凝土的質(zhì)量可以接受。

　?、廴绻麊挝惑w積新拌混凝土的測量水含量和設計的水含量之間的差距在10～15 之間,這一預拌混凝土的質(zhì)量也可以接受,但是配置混凝土的人員必須要查清楚導致水含量變化的原因,水含量的范圍見圖2 。

　?、苋绻麊挝惑w積新拌混凝土的測量水含量和設計的水含量之間的差距大于15 kg/ m3 ,這樣的預拌混凝土的質(zhì)量是不可接受的,水含量的范圍見圖2 。

　?、莓?shù)谝淮螖嚢柰瓿珊缶烷_始進行測量,每生產(chǎn)100kg/m3 的混凝土要檢測一次,上午、下午都要分別測定。

　　(2) 新拌混凝土中氯離子含量的測定在日本,新拌混凝土的氯離子的含量的現(xiàn)場測量是一個必須要接受的測試。

　　新拌混凝土的氯離子含量的現(xiàn)場測試可用一些快捷簡單的方法來測定,例如,圖5 的電子方法,圖6 的純化學方法。

　　在電子方法中,離子選擇電極插入新拌混凝土中,測定混凝土中水里的氯離子濃度,然后再快速計算出單位體積混凝土中的氯離子含量。

　　在純化學方法中,用試紙或測試管插入新拌混凝土中,它們的顏色會部分變白,由變白的程度可以估算出混凝土中氯離子的含量。

　　根據(jù)J ISA5308 ,新拌混凝土中氯離子的含量要低于013kg/ m3 如果使用者允許也可為016 kg/ m3 。

4 　保障混凝土質(zhì)量的NUIS 對預拌混凝土攪拌站的核查

　　為保障混凝土的質(zhì)量,控制預拌混凝土質(zhì)量的全國統(tǒng)一核查系統(tǒng)(NUIS) 已在1995 年成立。在這一系統(tǒng)中,由國家委員會和地方委員會來起草核查標準,每年對預拌混凝土攪拌站的管理和質(zhì)量控制進行監(jiān)管,頒給攪拌站合格標志。

　　國家和地方委員會的成員都是來自大學里混凝土界的權威人士、政府官員和混凝土工業(yè)協(xié)會的人士。關于NUIS 的流程圖見圖3 。國家委員會的任命由國家預拌混凝土聯(lián)合會來確定,它在NUIS 中起領導者的角色。國家委員會的工作是起草核查標準,審批來自地方委員會對預拌混凝土攪拌站進行核查的申請,如果預拌混凝土攪拌站通過核查則頒給合格標志。

　　由預拌混凝土地方聯(lián)合會任命的地方委員在NUIS 中也很重要。每年地方委員會的工作就是收集、察看來自于拌混凝土攪拌站的質(zhì)量報告,向國家委員會申請對預拌混凝土攪拌站的核查,得到國家委員會批準后對混凝土攪拌站進行核查,并向國家委員會報告核查結(jié)果。

　　地方委員會也有向混凝土攪拌站提供提高混凝土質(zhì)量控制建議的責任。核查標準見表4 。地方委員會根據(jù)這些標準每年對預拌混凝土攪拌站進行核查。

5 　結(jié)論

　　本文介紹了日本預拌混凝土質(zhì)量控制的情況。

　　日本預拌混凝土質(zhì)量控制依賴于混凝土攪拌站的標準化設備,為接受方進行現(xiàn)場檢測和國家統(tǒng)一的核查標準。

參考文獻

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　　[7]J apan Concrete Institute ,Committed Report on Quick Meas2ure and Cont rol Systemof Water Content in Unit volume ofFresh Concrete ,pp. 70 - 71 ,2004.